速凝工艺结合双合金法烧结稀土Nd-Fe-B永磁体及其结构性能研究

摘要

本文用速凝工艺结合双合金法制备了高性能的Nd-Fe-B永磁体，重点对其结构、磁学性能及力学性能等进行了研究。取得了以下结果: 1、形成的速凝合金薄带晶粒细小，柱状晶明显，富Nd相较薄，分布均匀，是获得高性能Nd-Fe-B永磁体的理想组织。与传统金属模铸锭相比，组织得到了明显的优化。XRD分析表明，速凝带自由面(006)、(004)、(008)对应衍射谱的最强峰，速凝带沿辊的切线方向的拉伸形变是织构形成的根本原因。另外，速凝带合金的吸氢特性和铸带成分有关系。Nd含量增加可使吸氢起始温度降低，重稀土Dy取代导致吸氢温度上升。 2、在速凝工艺理论基础上，优化设计了主相和辅相合金的成分，并用双合金法制备了Nd-Fe-B永磁体。就晶界相添加元素对永磁体结构和性能的影响进行了研究，得出下面结论:(1)富Nd相液相在烧结过程中的助工熔剂作用对晶界结构具有很大的影响。其添加量对磁体磁性能有重要影响，总稀土含量达到32wt％，磁体具有最佳的晶粒尺寸和分布；(2)扩散形成新的R2Fe14B化合物，这些化合物的各向异性和饱和磁极化强度不同于Nd2Fe14B，因此导致整个磁体的性能改变。 3、通过断口分析，对速凝工艺结合双合金技术制备的Nd-Fe-B永磁体的抗冲击性能进行了研究。结果表明，Pr原子向主相的扩散替换导致Nd析出，形成具有良好分布的晶界相，因此提高了Nd-Fe-B永磁体的抗冲击性。而Dy元素的扩散会导致晶界有大的孔洞出现，使Nd-Fe-B永磁体的抗冲击性能降低。 4、就低温回火对Nd-Fe-B永磁体抗弯强度的影响进行了研究。低温回火导致烧结Nd-Fe-B永磁体的晶粒变得圆滑，晶粒棱角消失，并改变晶界相的结构，抗弯强度和内禀矫顽力增加。

目录

文摘

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第一章　引言

1.1稀土永磁材料的发展简史

1.2永磁材料的主要制备方法和高性能磁体加工工艺

1.2.1主要制备方法

1.2.2高性能烧结NdFeB永磁材料加工工艺

1.3 NdFeB磁体的显微组织

1.3.1 基体相Nd2Fe14B 相

1.3.2 富钕边界相

1.3.3富B相

1.4添加元素对烧结NdFeB永磁材料的影响

1.4.1 添加元素的类型

1.4.2低熔点元素

1.4.3高熔点元素

1.4.4 过渡元素添加

1.4.5 重稀土元素

1.5 NdFeB材料的技术指标和磁性机理

1.5.1烧结NdFeB的剩磁机制

1.5.2烧结NdFeB的矫顽力机理

1.6烧结NdFeB力学性能研究

1.6.1烧结NdFeB材料力学性能特点

1.6.2稀土永磁材料力学性能的改善方法

1.7课题的研究意义与内容

1.7.1选题目的与意义

1.7.2 本文主要研究内容

第2章 NdFeB 材料制备和力学性能评价

2.1 NdFeB 永磁材料的制备

2.1.1 实验工艺流程

2.1.2 配料

2.1.3 冶炼及速凝带的制备

2.1.4 制粉

2.1.5 磁场取向与压力成型

2.1.6 磁体烧结和热处理

2.2 测量分析方法

2.2.1 磁性能测量

2.2.2 微观结构和织构测量

2.2.3 吸氢性能测试

2.2.4抗冲击性能和密度测试

2.3 NdFeB 材料力学性能评价

第三章 速凝铸片及其吸氢性能研究

3.1速凝工艺基础理论

3.1.1 速凝带成分设计

3.1.2 速凝工艺基础理论

3.1.3 理想速凝薄带的优势

3.2 速凝铸带显微组织与织构

3.2.1 速凝带的显微组织

3.2.2速凝铸带织构及其成因

3.3 NdFeB 速凝铸带的吸氢特性

3.3.1 氢与金属作用的基础理论

3.3.2 速凝带的吸氢特性

3.4 本章小结

第四章 速凝工艺结合双合金技术的优化拓展研究

4.1双合金工艺烧结NdFeB磁体成分优化设计

4.2 磁性能分析

4.2.1实验方法

4.2.2 晶界相添加量对磁体性能的影响

4.2.3 不同元素晶界相合金对磁体性能影响

4.3 本章小结

第五章 Nd-Fe-B 磁体断裂韧性及低温回火工艺研究

5.1 NdFeB 磁体断口分析

5.2 晶界相元素对烧结磁体抗冲击性及断裂的影响

5.2.1 晶界合金元素对磁体抗冲击性和微观结构的影响

5.2.2烧结Nd-Fe-B磁体强度模型

5.4低温回火对烧结NdFeB磁体性能及抗弯强度的影响

5.4.1低温回火对烧结磁体磁性能和抗弯强度的影响

5.4.2回火工艺对磁体微观结构的影响

5.5本章小结

第六章 结 论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢